Producción de nanopartículas de dióxido de titanio por molienda de alta energía para su uso en la agricultura

Debido al crecimiento de la población mundial, se busca una agricultura sostenible para satisfacer la demanda de alimentos. En este contexto, se ha innovado en la implementación de nanopartículas, destacando las de dióxido de titanio - TiO2. Éstas suelen sintetizarse mediante métodos costosos y cont...

Full description

Autores:
Niño Gómez, Angelica María
Guerrero Pacheco, Nathalia Isabel
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/42351
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/42351
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Palabra clave:
Nanopartículas
Agricultura
Molienda de alta energía
Fertilizantes
Nanoparticles
Agriculture
High-energy milling
Fertilizers
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
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description Debido al crecimiento de la población mundial, se busca una agricultura sostenible para satisfacer la demanda de alimentos. En este contexto, se ha innovado en la implementación de nanopartículas, destacando las de dióxido de titanio - TiO2. Éstas suelen sintetizarse mediante métodos costosos y contaminantes, por lo que la molienda de alta energía se presenta como una alternativa flexible, directa, de bajo costo y sin residuos. Por tanto, el objetivo de este proyecto fue producir nanopartículas de TiO2 mediante molienda de alta energía para su uso en agricultura. Para ello, se obtuvieron nanopartículas de TiO2 mediante la variación de parámetros de molienda como el factor de llenado, la velocidad y el tiempo de molienda. Posteriormente, se caracterizaron usando técnicas como DLS, AFM, SEM, XRD y XPS. Finalmente se evaluó el efecto de la adición de las nanopartículas de menor tamaño junto con un fertilizante balanceado en cultivos de Ray Grass bajo invernadero. Los resultados obtenidos mostraron que la variación de los parámetros de molienda influye en la cantidad y tamaño de las nanopartículas, alcanzando un tamaño promedio de 95,2 nm, lo que representa una reducción del 66,3%. Las técnicas de caracterización revelaron que las nanopartículas más pequeñas tienen una morfología esférica y una cristalinidad mayoritariamente de fase anatasa y sin cambios químicos en el material de molienda. Además, su aplicación con un fertilizante balanceado en cultivos resultó en una mayor producción de biomasa y una mayor eficiencia en la recuperación de nitrógeno.
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Éstas suelen sintetizarse mediante métodos costosos y contaminantes, por lo que la molienda de alta energía se presenta como una alternativa flexible, directa, de bajo costo y sin residuos. Por tanto, el objetivo de este proyecto fue producir nanopartículas de TiO2 mediante molienda de alta energía para su uso en agricultura. Para ello, se obtuvieron nanopartículas de TiO2 mediante la variación de parámetros de molienda como el factor de llenado, la velocidad y el tiempo de molienda. Posteriormente, se caracterizaron usando técnicas como DLS, AFM, SEM, XRD y XPS. Finalmente se evaluó el efecto de la adición de las nanopartículas de menor tamaño junto con un fertilizante balanceado en cultivos de Ray Grass bajo invernadero. Los resultados obtenidos mostraron que la variación de los parámetros de molienda influye en la cantidad y tamaño de las nanopartículas, alcanzando un tamaño promedio de 95,2 nm, lo que representa una reducción del 66,3%. Las técnicas de caracterización revelaron que las nanopartículas más pequeñas tienen una morfología esférica y una cristalinidad mayoritariamente de fase anatasa y sin cambios químicos en el material de molienda. Además, su aplicación con un fertilizante balanceado en cultivos resultó en una mayor producción de biomasa y una mayor eficiencia en la recuperación de nitrógeno.PregradoIngeniero QuímicoDue to the growth of the world population, sustainable agriculture is sought to meet the demand for food. In this context, innovation has been made in the implementation of nanoparticles, with TiO2 nanoparticles standing out. These are usually synthesized by expensive and polluting methods, so high-energy milling is presented as a flexible, direct, low-cost, and waste-free alternative. Therefore, the objective of this project is to produce TiO2 nanoparticles through high-energy milling for use in agriculture. To achieve this, TiO2 nanoparticles were obtained by varying milling parameters such as filling factor, speed, and milling time. They were then characterized by techniques such as DLS, AFM, SEM, XRD, and XPS. Finally, the effect of adding the smaller nanoparticles together with fertilizer to Ray Grass crops in a greenhouse was evaluated. The results showed that the variation in milling parameters influences the quantity and size of nanoparticles, reaching average size of 191.5 nm, representing a 66.3% size reduction. Characterization techniques revealed that the smaller nanoparticles have a spherical morphology and a predominantly anatase crystallinity phase and without chemical changes in the milling material. Furthermore, their implementation with fertilizers in crops resulted in increased biomass production and higher efficiency in nitrogen recovery.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicoquímicasIngeniería QuímicaEscuela de Ingeniería QuímicaNanopartículasAgriculturaMolienda de alta energíaFertilizantesNanoparticlesAgricultureHigh-energy millingFertilizersProducción de nanopartículas de dióxido de titanio por molienda de alta energía para su uso en la agriculturaProduction of titanium dioxide nanoparticles by high energy ball milling for use in agricultureTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALDocumento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf787125https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/de045e19-170e-4941-a145-b8a2f2487d48/downloadb73d8f7944692ea8600e3d6970259db0MD52Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf110937https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/b85f6334-b353-4591-b4b7-741e78b50d56/downloadc73bc792ff6d65f7a431f3406659f09eMD53Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf738609https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/43188a4f-cd13-4738-b7e1-56afdae926f4/downloada508a261e1760b34984c9980a6094502MD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/84f65b88-35d4-4088-9b31-833be3311422/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5120.500.14071/42351oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/423512024-05-14 07:47:16.626http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessopen.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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